trabajo final de reductor

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINA Pgina 1

DOCENTE

Ing. DANIEL BRECIO LAZO

BALTAZR

SEMESTRE:

VIII

DISEO DE ELEMENTOS DE

MAQUINA

ALUMNOS:

CHECYA ALATA DENNIS

AUPARI TAMARA ANDREE JESUS

TORRES HERAS PAUL PITER



INDICE PAGINA RESUMEN . 2 INTRODUCCION... 3 PARAMETROS DE DISEO DE SISTEMA DE TRANSMISION. 4

1. SELECCIN DEL IMPULSOR

2. ESQUEMA CINEMATICO

3. CALCULO DE CARGAS SOBRE CADA COMPONENTE INGENIERIA DE DISEO.. 7 CALCULO DE LOS COMPONENTES DE SISTEMA DE TRANMISION

4. ENGRANES

5. CALCULO DE DIMENSIONES DE EJES

6. CUADRO TOTAL DE DIMENCIONES DE COMPONENTES

ANEXOS 24

7. PLANOS



RESUMEN El presente informe comienza desde la necesidad de un mecanismo reductor el cual ser utilizado en un Winche, donde necesitaremos la combinacin de engranes de dientes rectos. Bsicamente estos elementos estarn diseados segn el torque que interactan con cada uno de estos, desde la entrada del motor hasta la salida del eje principal del reductor. Para disear se utiliz una serie de clculos y tablas que principalmente sern extrados

de diferentes libros (Diseo de elementos de mquina Shigley, Robert Mott, etc.),

catlogos e informes bibliogrficos. De esta manera disearemos una caja reductora de

velocidades con el fin de aumentar el torque y lograr nuestro objetivo mencionado, as

mismo, aplicar los conocimientos adquiridos en clase con respecto al Diseo de

Elementos Mquina.



INTRODUCCION El presente diseo bsicamente se cie a reductor para un Winche que bsicamente es usada en procesos de construccin de nuestro medio, el cual tiene una combinacin de mecanismos entre estos tenemos la entrada de un motor de 700 rpm de velocidad de entrada de 1.2 m/s, que a su vez est compuesta de un juego de engranajes rectos, tambin de un sistema de rodamientos. Seguidamente tambin se proceder con el clculo de ejes respectivamente el cual tendr la funcin de soportar las cargas tangenciales y radiales producidas por los engranes, a su vez de deber de tener en cuenta el escalonamiento de ejes as como los radios de hombro y la reduccin en la concentracin de esfuerzos . Tambin contamos con juegos de cojinetes que nos permitirn sujetar lo distintos

mecanismos rotativos con la estructura rgida del reductor y as tener una estabilidad

adecuada



I. PARAMETROS DE DISEO DE SISTEMA DE TRANSMISION

1. SELECCIN DEL IMPULULSOR

Datos para el diseo de la maquina_

=2 , =1.2/, =720 , =620 , =350 zp1 = zp2

engrane=0.96, rodamiento=0.99,

1.1. Calculando la potencia y velocidad requerida:

salida=salidasalida= 2 KN * 1.2 m/s =2.4

1.2. Seleccin del motor

# DE POLOS POTENCIA RPM 2 3 kw 1250

4 3 kw 700

6 3 kw 550

Del ctalo de delcrosa se selecciona el motor de mayor eficiencia, ms econmico y el cual se pueda ubicar en el mercado por eso seleccionamos es motor de 3 KW con 700 rpm

Seleccionamos con:

3 kW

700 rpm

Cdigo del motor: 41128



2. ESQUEMA CINEMATICO

Eje a : eje a la entrada del reductor

Eje b : eje medio del reductor

Eje c : eje a la salida del reductor

2.1. Relacin de transmisin total :

2.2. Asumiendo que la relacin de transmisin entre eje a y eje b es:

2.3. Calculamos la relacin de transmisin de b y c

3. CALCULO DE CARGAS SOBRE CADA COMPONENTE

3.1. Calculo del momento en el motor:

3.2. Calculo del momento en el eje a :



3.3. Calculo del momento en el eje b :

3.4. Calculo del momento en el eje c :

II. INGENIERIA DE DISEO: CALCULO DE LOS COMPONENTES DE SISTEMA DE TRANMISION

4. ENGRANES

4.1. Calculo de los engranes 1 y 2

Tenemos:

=40.11 . d=50

=700 =20

Para calcular m utilizamos la teora de AGMA segn teora en un engrane recto falla por resistencia o por picadura.

Tenemos: =4

Calculo de la carga radial del engrane

Calculo de la carga tangencial del engrane

Falla por resistencia:

Segn recomendacin de Shigley pg. 726-745 Kv factor dinamico de sigley pag 736



Ks = 1 factor de tamao Shigley pag 739 Ka =1.25 factor de sobrecarga sigley pag 738 Km = 1.6 factor de distribucin de carga shigley tabla 14.10 J = 0.33 factor geomtrico Shigley figura 14-6 KL = 1 factor de duracin sigley pag 740

KT = 1 factor de temperatura de sigley pag 744 KR = 0.85 factor de confiabilidad tabla 14.10 Shigley St = 360 MPa acero 1020

Reemplazamos e igualamos 1 y 2

Dimetro de paso del pin:

De la relacin de transmisin se tiene:

Dimetro de paso del engrane:

Distancia entre centros:

Dimetro exterior:



4.2. Clculo de engranajes 3 y 4

Tenemos:

=113.22 . Z=20

=20 Zg=60

Calculo del RPM del engrane 3

Para calcular m utilizamos la teora de AGMA segn teora en un engrane recto falla por resistencia o por picadura.

Tenemos: =4

Calculo de la carga tangencial del engrane

Calculo de la carga radial del engrane

Falla por resistencia:

Segn recomendacin de Shigley pg. 726-745 Kv factor dinmico de sigley pag 736

Ks = 1 factor de tamao shigley pag 739 Ka =1.25 factor de sobrecarga sigley pag 738 Km = 1.6 factor de distribucin de carga shigley tabla 14.10 J = 0.36 factor geomtrico shigley figura 14-6



KL = 1 factor de duracin sigley pag 740

KT = 1 factor de temperatura de sigley pag 744 KR = 0.85 factor de confiabilidad tabla 14.10 shigley St = 360 MPa acero 1020

Reemplazamos e igualamos 1 y 2

Dimetro de paso del pin:

De la relacin de transmisin se tiene:

Dimetro de paso del engrane:

Distancia entre centros:

Dimetro exterior:

( )



5. CALCULO DE DIMENSIONES DE EJES

5.1. Diseo del eje a

Tenemos :

Calculo de la reacciones en el plano X Y de los cojinetes A y B

Calculo de la reacciones en el plano X Z de los cojinetes A y B



1.6 KN

0.45 KN

122 mm

1.15 KN

48 mm

Y

X

-0.45 KN

48 mm

122 mm

X

V

55.2 KNm

M

X 170 mm

Diagrama de fuerzas y momentos en el plano X - Y

1.15 KN



Diagrama de fuerzas y momentos en el plano X - Z

0.58 KN

0.16 KN

122 mm

0.42 KN

48 mm

Y

X

0.16 KN

48 mm

122 mm X

V

20.16 KNm

M

X

48 mm



Calculamos el momento en el engrane :

Utilizamos la ecuacin de ASME compatible con la norma ANSI B106.1M-1985 para el diseo de ejes; para hallar los dimetros del engrane y de los dos rodamientos.

[

(

)

(

)

]

D : Dimetro (mm) N : Factor de Diseo Kt : Factor de Concentracin de Tensiones

Elemento de carga Kt: Chafln Redondeado 1.5

Chaveta 2 Anillo de Sujecin 3 Chafln cortante 1

M : Momento (N.m) Sn : Resistencia por Durabilidad (Esfuerzo Vida, lN/mm2) T : Torque (N.mm) Sy : Esfuerzo por Fluencia (N/mm2)

Calculo de la resistencia por durabilidad:

CR=0.75 Factor de Confiabilidad: Segn Mott (pag. 298)

Cs=0.18 Factor de Tamao Segn figura 9-8 Mott (pag .297)

Suponiendo factor de diseo N=4.Para materiales dctiles con incertidumbre en relacin a alguna combinacin de propiedades, cargas, o anlisis de material, en particular bajo condiciones de choque o carga por impacto. UTILICE N=4 O MAYOR.



Calculando los dimetros del eje.

[

(

)

(

)

]

[

(

)

(

)

]

5.2. Diseo del eje a

Tenemos :






-1.18 KN

54 mm

68 mm

3.23 KN 0.58 KN

2.65 KN

68 mm

1.18 KN

48 mm

Y

X

2.65 KN

48 mm

-1.6 KN X

V

104.64 KNm

M

X

48 mm

54 mm

165.44 KNm

68 mm 54 mm



Diagrama de fuerzas y momentos en el plano X Z

-0.54 KN

54 mm

68 mm

1.18 KN

0.58 KN 0.64 KN

68 mm

0.04 KN

48 mm

Z

X

0.64 KN

48 mm

0.04 KN

X

V

1.92 KN.m

M

X 48 mm

54 mm

34.6 KNm

68 mm 54 mm





[

(

)

(

)

]












[

(

)

(

)

]

[

(

)

(

)

]

[

(

)

(

)

]

5.3. Diseo del eje c

Tenemos :






-2.26 N

54 mm

2.26 KN

3.23 KN

116 mm

0.97 KN

Y

X

116 mm

0.97 N

X

V

122 KNm M

X

54 mm

116 mm 54 mm



Diagrama de fuerzas y momentos en el plano X Z

-0.805 KN

54 mm

0.805 KN

1.18 Kw

116 mm

0.375 KN

Z

X

116 mm

0.375 KN

X

V

43.5 KNm M

X

54 mm

116 mm 54 mm





[

(

)

(

)

]












[

(

)

(

)

]

[

(

)

(

)

]

6. CUADRO TOTAL DE DIMENCIONES DE COMPONENTES

Pin 1 Modulo (m) 2.5 mm

# dientes (Zp) 20 mm

Dimetro paso (dp) 50 mm

Dimetro exterior 55 mm

Engrane 2 Modulo (m) 2.5 mm

# dientes (Zg) 60 mm

Dimetro paso (dg) 150 mm


Pin 3 Modulo (m) 3.5 mm

# dientes (Zp) 20 mm

Dimetro paso (dp) 70 mm


Engrane 4 Modulo (m) 3.5 mm

# dientes (Zg) 71 mm

Dimetro paso (dg) 248.5 mm

Dimetro exterior 255.5 mm

Eje a D1 30 mm

Da =Db 24 mm

Long .Total 265 mm

Eje b D1 36 mm

D2 36 mm

Da =Db 30 mm

Long .Total 199 mm

Eje c D1 48 mm

Da =Db 40 mm

Long .Total 285 mm



III. ANEXOS

7. PLANOS

7.1. PLANO DE VISTA ISOMETRICA TOTAL

7.2. PLANO DE VISTA ISOMETRICA INTERIOR

7.3. PLANO DE VISTAS DEL REDUCTOR

7.4. PLANO DEL MECANISMO REDUCTOR

7.5. PLANO DE VISTAS ENGRANE 1




7.9. PLANO DE VISTAS EJE a

7.10. PLANO DE VISTAS EJE b

7.11. PLANO DE VISTAS EJE c

trabajo final de reductor

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